基于Web的嵌入式DSP測控系統設計方案

引言

Web技術被稱為1990年至今最引人注目的應用，沒有什么技術或工具像它那樣被廣泛應用近年來，Web技術正在逐漸向工業控制和嵌入式電子系統領域滲透，越來越多的嵌入式控制設備都具有了以太網接入功能，為客戶提供了一種方便、快速、通用性強、成本相對低廉的現場通信方式。

DSP微處理器自問世以來，因其豐富的硬件資源、改進的哈佛結構、高速數據處理能力和強大的指令系統，已被應用到人們日常學習、生產、生活、工作的各個方面。

本文介紹了一個帶有嵌入式Web服務器的小型TCPIP協議棧，以TMS320F206為Web-Server，通過Web瀏覽器遠程監測傳感器采集的溫度、壓力值和電位器的輸入值，以及遠程控制步進電機。

1、系統的硬件設計

系統硬件設計主要包括RTL8019AS電路部分和數據采集電路部分。系統框圖如圖1所示。

圖1 系統框圖

1.1 RTL8019AS硬件電路

RTL8019AS是臺灣REALTEK公司生產的以太網控制器，其主要特性為：支持IEEE802.3；支持8位或16位數據總線；內置16KB 的SRAM，用于收發緩沖；全雙工，收發同時達到10Mbps；支持10Base5，10Base2，10BaseT，能自動檢測所連接的介質。RTL8019AS與主機有3種接口模式，即跳線模式，PnP模式和RT模式。

系統使用跳線接口模式，RTL8019AS的SMEMR和SMEMW引腳接高電平，屏蔽了遠程自舉加載功能。由于DSP系統無DMA控制器，因此將RTL8019AS的AEN引腳接地。數據總線RTL8019AS的IOCS16引腳接高電平，選擇16位數據總線方式。TMS320F206的IO口讀速度很快，因此將RTL8019AS 的IOCHRDY 信號與TMS320F206的外設準備好信號READY相連。

TMS320F206的IO口控制信號IS，STRB，INFO等信號經過GAL16V8B譯碼后與RTL8019AS的讀／寫控制IOR，IOW及INFO等連接。步進電機通過TMS320F206的IO口進行控制。20F001N是雙絞線驅動／接收器，內部有2個傳輸變壓器，實現RTL8019AS與RJ45的連接。

1.2 數據采集電路部分

系統數據輸入包括溫度傳感器采集的溫度值、應變片采集的壓力值和電位器的輸入值，前者由單總線數字溫度傳感器芯片DS18B20實現，后二者經過12并行模／數轉換芯片AD1674轉換后實現。

DS18B20是美國DALLAS公司生產的增強型單總線數字溫度傳感器。其主要性能特點包括：采用單總線專用技術，既可通過串行口線，也可通過其他I／0口線與微機接口，無須經過其他變換電路，直接輸出被測溫度值（9位二進制數，含符號位）；測溫范圍為-55℃～+125℃，測量分辨率為0.0625℃；內含64位經過激光修正的只讀存儲器ROM；用戶可分別設定各路溫度的上、下限；內含寄生電源。

AD1674是美國AD公司推出的一種完整的12并行模／數轉換單片集成電路2該芯片內部自帶采樣保持器（SHA），10V基準電壓源，時鐘源以及可以和微處理總線相接的暫存／三態輸出緩沖器。

實際應用時，將程序中的IP地址設置為與所在局域網同一范圍，例如局域網的IP地址為196.618.2.X，則可將程序中的IP地址設置為196.168.2.10，并保證此IP地址不與其他網絡設備沖突。用網線將系統板接入局域網。在局域網內任意一臺計算機打開IE，在地址欄內訪問HTTP192.168.2.10，均可看到如圖2所示的網頁內容。

圖2 瀏覽器頁面效果

2、系統的軟件設計

軟件設計主要包括RTL8019AS驅動程序設計，建立與管理TCP連接，以及利用HTTP協議實現WebServer。

2.1 RTL8019AS驅動程序設計

RTL8019AS驅動程序主要包括初始化部分、數據包接收部分和數據包發送部分。

初始化部分要進行系統復位、初始化配置寄存器、初始化接收和發送緩沖區、設置以太網接口的物理地址以及初始化中斷等。

對接收到的數據，RTL8019通過MAC和CRC校驗后，由FIFO保存到接收緩沖區，接收滿一幀后，以中斷或寄存器標志方式通知主處理器。FIFO邏輯對收／發數據做16字節的緩沖，以降低對本地DMA請求的頻率。

向以太網上發送數據時，RTL8019會首先將一幀數據通過遠程DMA通道送到發送緩沖區，然后發出傳送命令。RTL8019發送完上幀數據后，再開始發送當前數據。